KR20000070155A - 섬유판용 접착제 및 이것의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파티클판, 섬유판, 플레이크판 및 유사한 목재 제품의 제조를 위해 식물성 리그노셀룰로오스 파티클, 섬유 및 플레이크를 결합시키는 접착성 결합제, 이것의 제조 방법, 상기 접착성 결합제를 사용함으로써 제조한 섬유판 및 다른 최종 제품, 및 이 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 접착성 결합제는 리그노셀룰로오스 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 유도된 산화된 수용성 분획을 포함하며, 또한 예를 들어 화학적 펄프화로부터 단리된 리그닌 또는 계면활성제를 함유할 수 있다. 접착성 결합제 조성물의 제조 과정은 목재 원료로부터 액체 유출물을 분리하는 단계, 액체 유출물을 농축시키는 단계, 산화효소를 함유하는 수성 현탁액중에서 액체 유출물을 산화시키는 단계, 및 산소 함유 기체를 상기 현탁액내로 유입시키는 단계를 포함한다.
Description
지난 10년 동안에, 파티클판, 플레이크 판 및 섬유판, 특히 중간 밀도 섬유판(이하에서는 MDF 판으로 약칭한다)의 제조가 급속히 증가하여, 저렴하고, 다량으로 사용할 수 있고, 미정제 오일과 무관한 접착제가 요구되고 있다. 리그닌은 이러한 요건들을 충족시키고, 통상적인 우레아-포름알데히드(UF) 접착제를 사용했을 때 심각한 문제점을 일으키는 것으로 보편적으로 우려되었던 어떠한 포름알데히드도 함유하지 않는다. 주요 목재 성분으로서, 천연 리그닌은 흡습성 물질도 아니고 수용성 물질도 아니다. 천연 리그닌은 폴리페놀의 구조를 갖기 때문에, 접착제로서의 리그닌은 페놀-포름알데히드 수지와 유사해야 한다. 이것은 목재중의 천연 리그닌에 있어서 그러한 반면에, 공업용 리그닌(리그노술포네이트 또는 크라프트 리그닌)은 이것의 저반응성(크라프트 리그닌) 또는 고흡습성으로 인해 심각한 제한이 있는 것으로 나타났다. 또한, 공업적 펄프화 과정에서, 리그닌은 분해 및 화학적 변화로 인해 수용성으로 된다.
종이, 목재 및 다른 리그노셀룰로오스 물질에 대한 접착제로서 소비용 아황산염액(spent sulphite liquor: SSL)의 사용은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며, 통상적인 PE 또는 UF 접착제 대신에 파티클판, 합판 및 섬유판에 대한 접착제로서 리그닌 제품을 사용하는 것에 대한 수많은 특허 출원이 지난 30년 동안 출원되었다. 참고 문헌으로는 DE 특허 제 3 037 992호, 제 3 621 218호, 제 3 933 279호, 제 4 020 969호, 제 4 204 793호 및 제 4 306 439호 및 PCT 특허 출원 WO 93/25622호, WO 94/01488호, WO 95/23232호 및 WO 96/03546호가 있다.
섬유판 제조용 접착제로서 SSL을 사용한 경우의 주요 단점은 이것의 흡습성에 있다. 이러한 이유로 인해, SSL은 다른 천연 또는 합성 접착제와 실질적으로 경쟁할 수 없다.
또한, 락카아제 효소 및 다른 과산화효소가 리그닌의 중합 또는 경화 촉매로서 사용될 수 있는 것으로 입증되었다(DE 특허 제 3 037 992호, WO 96/03546호). 그러나, 라디칼 반응을 일으키는 상기 효소들은 지금까지 제한된 성공을 나타냈다. 섬유판의 제조에 사용된 섬유 및 목재 칩은 5 내지 20%의 물을 함유하며, 사용되는 락카아제는 섬유판의 광범위한 결합에 요구되었던 중합 반응을 효과적으로 촉진시키는 데에 약간의 물을 필요로 한다. 그러나, 대부분 천연 리그닌과 유사한 크라프트 리그닌은 물에 용해될 수 없어 2개의 고체상이 생산 라인에서 형성된다. 고체의 고르지 않은 분포는 가압 단계에서 형성되는 판의 강도에 있어서 주요 실패 및 스포팅을 일으킨다.
이러한 이유로, 리그닌 기재 판 생산 방법은 지금까지 그다지 실시되고 있지 않다.
리그닌 기재 접착제 대신에, 목재 섬유의 리그닌을 락카아제로 활성화시키고, 목재 섬유판을 제조하는데 어떠한 부가적 결합제 없이 상기 섬유를 그 자체로 사용하는 것이 제안되었다 [참조: EP 특허 출원 제 0 565 109호]. 이러한 기술과 관련된 주요 문제는 장시간(7일 까지)의 인큐베이션이 필요하다는 점이다.
페룰로일라라빈옥실란(feruloylarabinoxylan)과 같은, 한해살이 식물로부터 유도된 성분이 또한 파티클판에 접착제용 첨가제로서 사용될 수 있다. 펠트만(Feldman) 등의 특허 출원 WO 96/03546호에 따르면, 목재 섬유 및 칩은 산화된 페놀성 다당류를 사용하여 함께 결합될 수 있다. 이러한 크실란은 한해살이 식물에서만 얻을 수 있으며, 침엽수 또는 활엽수에서는 얻을 수 없다. 이들은 산업적으로 이용될 수 없다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점을 극복하는 것에 있다. 특히, 본 발명의 목적은 파티클판, 섬유판 및 유사한 목재 제품을 제조하기 위한 신규 리그닌 기재 접착제를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 새로운 파티클판, 섬유판 및 유사한 목재 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 세 번째 목적은 상기 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 및 다른 목적은 이하의 상세한 설명으로부터 자명해질, 공지된 리그닌 기재 접착제 및 이의 제조 방법에 비해 우수한 장점과 더불어, 이하에서 설명되고 청구범위에서 청구되는 본 발명에 의해 수행된다.
칩의 기계적 정제 과정에서, 섬유 원료의 일부가 용해되는(섬유 중량의 약 1% 용해됨) 것이 당해 분야에 공지되어 있다. 주로 섬유와 같은 화학적 성분(탄수화물, 추출물 및 리그닌)을 함유하는 이러한 분획은 순환수 및 제지 공장의 유출물을 정화시키고 처리되어야 하는 폐수의 용적을 증가시킨다. 여러 가지 여과 및 농축 방법이 공정수로부터 용해된 화합물을 분리시키는 데 사용된다. 결과적으로, 오늘날 실질적으로 사용되지 않는 농축된 폐수 분획이 수득된다.
그러나, 놀랍게도 이러한 가용성 리그닌/탄수화물 분획이 파티클판, 섬유판 및 기타 다른 유사한 목재 조성 제품의 교착용 첨가제 또는 보조제로서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 특히, 이러한 분획이 락카아제 (또는 유사한 산화효소) 효소(들)과 중합되는 경우에 양호한 교착이 달성된다. 이 결과는 통상적인 페놀 또는 우레아 포름알데히드 수지로 수득할 수 있는 것과 같은 수준이다.
본 발명은 섬유판의 제조 방법 및 접착성 결합제와 혼합되고 결합되는 미립 리그노셀룰로오스 파티클 및 섬유를 포함하는 목재 제품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신규 접착성 결합제 및 이것의 제조 방법 뿐만 아니라, 이 접착성 결합제를 사용하여 제조되는 섬유판에 관한 것이다.
한 마디로 말해, 본 발명에 따라서, 페놀포름알데히드 또는 우레아포름알데히드와 같이 일반적으로 외부에서 생성되는 접착제가 기계적 목재 정제 과정으로부터 분리되는 천연의 나무 추출 분획에 의해 대체될 수 있는 것이 밝혀졌다.
이와 같이, 본 발명의 접착성 결합제는 리그노셀룰로오스 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 유도되는 산화된 수용성 분획을 포함한다.
본 발명의 방법의 또 다른 장점은 외부 정제에 필요한 폐수의 용적이 감소되는 점이다. 또한, 강도가 우수한 MDF 판이 수득될 수 있다.
본 발명은 또한 다음 단계들을 포함하는 접착성 결합제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다:
- 목재 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 액체 유출물을 분리하는 단계;
- 수성 유출물을 농축시켜 건조 물질의 농도를 증가시키는 단계;
- 상기 건조 물질 및 산화효소를 함유하는 수성 현탁액을 형성시키는 단계; 및
- 산소 함유 기체를 현탁액내로 유입시켜서 상기 건조 물질을 산화효소의 존재하에서 산화시키는 단계.
본 발명은 이제 이하의 상세한 설명에 의해서, 및 여러 가지 작용 실시예와 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명과 관련하여, 용어 "접착제", "접착성 결합제" 및 "수지"는 예를 들어 파티클 및 섬유판 제조의 습식 단계에서 파티클, 섬유 또는 플레이크 사이의 접착을 제공하는 화학적 조성물을 가리킨다. 판 제조 과정에서 열압축 후에, 중합된 수지를 함유하는 조성물은 함께 결합된 파티클 또는 섬유 또는 플레이크를 유지시키는 결합제로서 작용한다.
용어 "목재 제품"은 리그노셀룰로오스 기재 제품, 예를 들어 파티클판, 섬유판(고밀도 및 중간 밀도 섬유판, 즉 하드 판 및 MDF 판을 포함), 플레이크 판, 합판, 및 특히 접착성 결합제와 함께 혼합되고 결합되는 나무,한해살이 또는 다년생 식물로부터 유래하는 식물 파티클, 섬유 또는 플레이크로 구성되는 유사한 제품을 가리키는 것이다.
가용성 목재 분획의 탄수화물 및 리그닌을 중합시키기 위해서 페놀성기의 산화를 촉진시킬 수 있는 산화성 효소가 사용될 수 있다. 이들 효소는 과산화효소 및 산화효소와 같은 산화환원 효소이다. "과산화효소"는 이들의 기질로서 과산화수소를 사용하여 산화 반응을 촉진시키는 효소인 반면에, "산화효소"는 이들의 기질로서 산소 분자를 사용하여 산화 반응을 촉진시키는 효소이다. 페놀산화효소(EC 1.10.3.2 벤젠디올:산소 산화환원효소)는 단량체 및 중합체 방향족 화합물중의 o- 및 p-치환된 페놀성 히드록실기 및 아미노/아민기의 산화를 촉진시킨다. 산화 반응은 페녹시 라디칼을 형성시키고, 최종적으로 리그닌 및 가능하게는 탄수화물 물질의 중합반응을 일으킨다. 본 발명의 방법에서, 사용되는 효소는 락카아제, 티로시나아제, 과산화효소 또는 산화효소와 같은, 저분자량의 생물학적 라디칼 형성 및 리그닌의 2차 화학 중합 반응을 촉진하는 효소 중 어느 하나일 수 있다.
산화효소의 구체적인 예로는 락카아제(EC 1.10.3.2), 카테콜 산화효소(EC 1.10.3.1), 티로시나아제(EC 1.14.18.1) 및 빌리루빈 산화효소(EC 1.3.3.5)가 있다. 락카아제가 특히 바람직한 산화효소이다. 이들은 예를 들어 아스페르질루스(Aspergillus), 뉴로스포라(Neurospora), 포도스포라(Podospora), 보트리티스(Botrytis), 렌티누스(Lentinus), 폴리포러스(Polyporus), 라이조크토니아(Rhizoctonia), 코프리누스(Coprinus), 코리올루스(Coriolus), 플레비아 (Phlebia), 플루오로투스(Pleurotus), 푸사륨(Fusarium) 및 트라메테스(Trametes)에 속하는 진균류 및 박테리아로부터 수득될 수 있다.
적합한 과산화효소는 식물, 진균류 또는 박테리아롤부터 수득될 수 있다. 바람직한 과산화효소는 식물로부터 유래되는 것, 특히 양고추냉이 과산화효소 및 대두 과산화효소이다.
용어 "계면활성제" 또는 "표면 활성화제"는 물 및 소수성(예를 들어, 지방) 물질에 친화성이 있어 소수성 물질을 물중에 현탁시키는 것을 보조하는 화합물을 가리키는데 동일한 의미로 사용된다.
기계적 펄프화로부터 유도될 수 있는 가용성 분획
예를 들어, 정제기 기계적 펄프화(RMP), 가압된 정제기 기계적 펄프화(PRMP), 열기계적 펄프화(TMP), 쇄목펄프화(GW) 또는 가압된 쇄목펄프화(PGW), 또는 화학적 열기계적 펄프화(CTMP)에 의한 목재의 공업적 정제 과정에서, 여러 가지 나무 종류로부터 유도된 목재 원료는 개개의 섬유를 각각 분리시키는 공정에 의해 미세한 섬유로 정제된다.
정제 공정 과정에서, 목재 원료의 일부(약 0.1 내지 5%, 보편적으로는 약 0.5 내지 2%)는 고온의 정제 온도와 같은 일반적인 조건으로 인해 수성상에서 용해된다. 이렇게 하여 용해된 분획은 목재의 기본 성분, 즉 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌으로 이루어진다. 그 양은 사용되는 목재 종류 및 정제 조건에 따라 좌우된다. 대략적으로, 침엽수 칩의 기계적 펄프화의 공정수는 40 내지 70%의 탄수화물, 10 내지 25% 리그닌 및 1 내지 10%의 추출물을 함유한다. 대조적으로, 활엽수의 펄프 공정수는 20 내지 60%의 탄수화물, 20 내지 40%의 환원 화합물, 10 내지 25%의 리그닌 및 10 내지 40%의 추출물을 함유한다. 이러한 비율은 단지 예시의 방식으로 제공되는 것이며, 이것들은 고체 물질의 건조 중량으로부터 계산된다.
정제된 섬유 분획은 수집되어 제지 제조에 또한 사용된다. 용해된 분획은 제지 제조 과정에서 섬유로부터 분리되거나 재순환된다. 상기에 언급한 바와 같이, 현행 방법에서는, 기계적 또는 화학기계적 펄프화 과정에서의 가용성 분획의 형성이 환경적 부하를 초래하며, 가용성 분획은 외부 폐수 처리 플랜트에 의해 정제되어야 하는 대부분의 폐수 스트림을 형성한다. 또한, 이러한 분획은 공정에 재사용되는 경우, 용해된 콜로이드성 물질의 존재로 인해 제지 제조 과정에서 심각한 문제점을 유발한다.
본 발명과 관련하여, 목재의 기계적 또는 화학기계적 펄프화의 가용성 분획의 여러 가지 성분이 산화효소 효소의 존재하에서 산화반응에 대해 모두 반응성인 것으로 판명되었다. 실시예 3의 결과에 의해 증명되는 바와 같이, MDF 섬유의 워터 추출물, TMP 및 PGW 제조 과정에서 용해된 분획 및 MDF 공정수 모두는 효소에 의해 산화될 수 있다. 어떠한 특정 이론에 의해 한정되지 않고서도, 예를 들어 리그노셀룰로오스 파티클 및 섬유에 접착성을 제공하고 중합반응에 참여하는 페녹시 라디칼을 함유하는 여러 가지 산화된 화합물이 형성되는 것이 제시되었다.
접착제 조성물의 제조
본 발명에 따라서, 분리되는 가용성 분획을 산화효소와 혼합시켜 존재하는 탄수화물, 리그닌 및 추출물의 산화반응 및 중합반응을 제공함으로써 접착성 결합제내로 제형화시킨다. 본 발명의 목적을 위해, 가용성 분획은 섬유로부터 분리되고 수성상은 여과, 한외 여과, 증발 또는 다른 적합한 분리 기술에 의해 농축된다. 가용성 분획의 건조 물질의 농도는 일반적으로 10 중량% 미만, 더욱 일반적으로는 5 중량% 미만이다. 결과적으로, 사용전에 더욱 많이 농축시키는 것이 고려되어야 한다. 보편적으로, 효소로 처리되는 접착제 조성물의 건조 물질의 농도는 약 20 내지 80 중량%이다. 접착성 결합제의 제조를 위해 사용되는 가용성 분획은 바람직하게는 약 10 내지 70%의 탄수화물, 약 1 내지 30%의 리그닌을 포함하며, 이 비율은 수용성 분획의 건조 중량을 기준으로 하여 계산된 것이다.
사용되는 효소는 락카아제, 티로시나아제 또는 다른 산화효소와 같이, 방향족 화합물 또는 리그닌의 산화반응 및 중합반응을 촉진시키는 것으로 이전에 공지되어 있는 효소 중 어느 하나일 수 있다. 사용되는 효소의 양은 효소의 활성 및 조성물의 건조 물질의 양에 따라 좌우된다. 일반적으로, 산화효소는 건조 물질 g 당 0.001 내지 10mg의 단백질, 바람직하게는 0.1 내지 5mg의 단백질의 양으로 사용된다. 산화효소의 양은 약 1 내지 100,000 nkat/mg 이며, 바람직하게는 100 nkat/mg을 초과한다.
본 발명과 관련하여, 산소는 모든 기원의 탄수화물, 추출물 및 리그닌의 효소적 중합반응에서 결정적인 역할을 하는 것을 밝혀졌다. 이것은 섬유판, 파티클판, 플레이크 판 및 기타 다른 유사한 목재 제품의 제조를 위한 접착제 생성에서 특히 중요하다. 이와 같이, 탄수화물 또는 리그닌 물질 이외에도, 산소가 충분한 양으로 요구된다. 산화 반응은 산화된 라디칼(예를 들어, 페녹시 라디칼)의 형성을 초래하며, 최종적으로는 물질의 중합반응을 초래한다.
앞서 설명한 공지된 방법에서, 산소의 이용률에 대한 명백한 한계로 인해 가교는 단지 부분적으로만 달성되었다. 산소에 의한 반응의 한계는 그 자체가 사용되는 장시간의 반응시간 및 수득되는 불량한 강도 때문에, 효소 보조 중합반응의 결과가 손상되는 것을 증명하는 것이다.
산소 공급은 여러 가지 수단, 예를 들어 효율적인 혼합, 기포화, 또는 효소적 또는 화학적 수단에 의해 공급된 산소 또는 산소 부화 공기를 용액에 유입하는 것에 의해 개선될 수 있다. 모든 산소 함유 기체가 사용될 수 있을지라도, 공기, 산소 부화 공기, 산소 기체 또는 이들의 가압된 스트림을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 따라서, 가용성 분획 및 효소를 포함하는 혼합물은 예를 들어 공기주입에 의한 산소의 존재하에서 활발하게 혼합된다. 혼합 시간은 일반적으로약 1분 내지 24시간이며, 바람직하게는 약 5분 내지 10시간이다.
또 다른 구체예에 따라서, 산소 공급은 리그닌의 가용성 분획을 물과 혼합하여 혼합물을 형성하고 현탁액을 통해 기체를 발포화시켜 중간 직경이 0.001 내지 1mm, 특히 약 0.01 내지 0.1mm인 기포를 형성함으로써 접착성 결합제의 포움을 생성함으로써 달성된다. 포움 생성에 의해, 분산액의 용적은 원래 용적의 1.1 내지 10배로 증가할 수 있다.
포움은 음이온, 양이온 또는 비이온일 수 있는 표면 활성제를 사용함으로써 형성된다. 이와 같이, 계면활성제는 알킬술포네이트 또는 알킬 벤젠 술포네이트, 트윈(등록상표명) 및 다른 시판되는 폴리소르베이트 화합물, 지방산 비누, 리그노술포네이트, 사르코시네이트, 지방산 아민, 아민(옥시에틸렌 알코올), 폴리(옥시에틸렌 알코올), 나무 추출물 및 식물 추출물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 포움 안정화제 및 고체 계면활성제, 예를 들어 CMC, 겔라틴, 펙틴, 나무 추출물 및 유사한 화합물이 포움 안정성을 형성하고 개선시키는데 사용될 수 있다. 소량의 표면 활성제, 즉 약 0.01 내지 10%, 특히 약 0.05 내지 5%가 요구된다.
포움은 공지된 혼합 기술을 사용하는 정지 발포기 또는 난류 포움 세포내에서의 포움 형성에 의해 생성될 수 있다.
상기 2가지 구체예 모두에서, 접착성 결합제는 포움을 압출시키거나 분무시킴으로써 접착성 결합제와 혼합되는 섬유 및 칩으로부터 개별적으로 생성될 수 있다. 접착성 결합제는 또한 섬유 및 칩을 결합제 조성물의 성분과 혼합시킴으로써 동시에 생성될 수 있다. 접착성 결합제 조성물은 정제 후 판의 섬유를 건조시키기 전 또는 후에 첨가된다. 조성물은 전체 건조 중량의 0.1 내지 30%, 바람직하게는 약 1 내지 10%의 양으로 파티클, 섬유 및 플레이크에 첨가된다.
특히 바람직한 구체예에 따라서, 리그닌은 효소적 산화 이전에 결합제 조성물과 혼합된다. 리그닌의 양은 조성물의 건조 물질의 1 내지 99% 일 수 있으며, 바람직하게 조성물은 5 내지 95%의 리그닌 및 95 내지 5%의 가용성 분획을 함유한다 (이미 그 자체가 일부 리그닌을 함유한다). 리그닌의 일부는 리그닌 함유 섬유의 형태로 첨가될 수 있다. 물론, 통상적인 UF 또는 PF의 일부를 상기 가용성 분획으로 대체하는 것이 또한 가능하다.
하기 실시예 4 및 5의 결과로서, 10%의 가용성 분획, 90%의 단리된 크라프트 리그닌 및 산화효소(락카아제)를 함유하는 접착성 결합제를 사용함으로써 제조되는 파티클판 및 MDF 판은 UF 수지를 사용하는 통상적인 기술에 의해 제조되는 판과 비교했을 때 균등한 강도를 갖는 판을 제공한다. 1 내지 50%의 단리된 리그닌을 본원에서 설명되는 가용성 탄수화물/리그닌 분획으로 대체함으로서, 천연 수지 결합제의 가격을 상당히 낮게 할 수 있다.
하기의 비제한적인 작용 실시예는 본 발명을 예시하는 것이다.
실시예 1: 가용성 분획의 분리
가용성 분획을 정제(TMP 또는 PGW) 과정 후에 침엽수 또는 활엽수 섬유로부터 단리시키고, 필요에 따라, 증발에 의해 다양한 건조 중량 농도로 농축시켰다.
실시예 2: 가용성 MDF 분획의 조성물
활엽수를 사용하여 정제 후에 수득된, TMP 공정의 가용성 분획 또는 활엽수로부터의 각각의 분획의 조성을 주요 구성성분에 대해 분석하였다. 그 결과를 표(1)에 기재하였다.
| 조성 | 건조 중량% |
| 리그닌추출물탄수화물환원 화합물 | 1855724 |
| 확인된 당아라비노오스갈락토오스글루코오스크실로오스만노오스당산 | 1.31.97.20.710.80.5 |
상기에서 볼 수 있는 바와 같이, 주요 성분은 리그닌 및 글루코마난이며, 이들은 거의 같은 양으로 존재하였다. 그러나, 여러가지 다른 성분들도 확인될 수 있었다. 그러므로, 활성 교착 물질의 정확한 조성에 대한 어떠한 결론도 내릴 수 없었다. 활엽수로부터의 각각의 용해된 분획은 거의 동일한 양의 리그닌(22%), 다소 많은 양의 추출물(22%) 및 탄수화물(40%)와 훨씬 많은 양의 글루코오스(20%)를 함유하였다.
실시예 3: 효소성 중합반응에 대한 가용성 분획의 반응성
효소성 중합반응에 대한 용해된 분획의 반응성을 사용된 촉매의 의해 산화되는 정도로서 분석하였다. 반응성을 중합반응과 비교한, 산화 전위 및 추가의 교착 효능의 상대적인 값으로 기재하였다. 반응성을 교착에 있어 공지된 목재 첨가제, 크라프트 리그닌 및 리그노술포네이트의 상응하는 값과 비교하였다. 그 결과를 표(2)에 기재하였다.
| 용해된 분획 | 소비된 O2mg/기질 g |
| PGWTMP전나무 톱밥으로부터의 워터 추출물소나무 톱밥으로부터의 워터 추출물MDF 섬유으로부터의 워터 추출물리그노술포네이트크라프트 리그닌 | 0.24.112.82.87.53.42.5 |
실시예 4: 효소가 촉매화된 교착 반응에서 리그닌에 첨가된 가용성 분획 및 가용성 분획 혼합물을 이용한 MDF 섬유의 교착화
실시예 1에 설명한 바와 같이, 침엽수 TMP로부터 제조된 가용성 분획을 파티클판 및 MDF 시험 패널 교착에 대한 결합제로서 사용하였다. 리그닌 분획 또는 크라프트 리그닌과 조합된 가용성 분획 4.0g을 활발하게 혼합하고, 2M 아세트산 나트륨 완충액(pH 4.5) 2.0g중의 락카아제 농축물(활성도 4000 nkat/g) 4.0g을 사용하여 30분간 공기주입시켰다. MDF 패널의 경우에 혼합물 5.5g을 건조 섬유 20g 상에 분무시키거나 이것과 기계적으로 혼합시켰다. 섬유 또는 칩을 섬유 건조 중량의 0.7%의 왁스(모빌렉스(Mobilex) 54, 수중의 60% 에멀션)로 먼저 처리하였다. 락카아제를 사용하지 않고(물을 대신 사용하였다), 시판되는 우레아포름알데히드 수지를 사용하는 기준 시험을 수행하였다.
강도 시험을 위해, 크기가 50mm×50mm×2mm(중량-약 5g)인 파티클판 패널을 30kp/cm2의 압력 및 190℃의 온도에서 2분 프레싱시킴으로써 제조하였고, 크기가 90mm×90mm×2mm(중량-약 22g)인 MDF 패널을 50kp/cm2의 압력 및 190℃의 온도에서 2분 프레싱시킴으로써 제조하였다. 프레싱 후에, 패널을 4개의 조각으로 절단하였다(50mm×12mm×2mm). 이들 조각들을 쯔빅크(Zwick) 인장 강도 시험 기기를 사용하여 대등한 인장 강도에 대해 시험하였다.
| 접착성 결합제 | 인장 강도 (MPa) |
| 가용성 부분가용성 부분 + 락카아제가용성 부분(10%) + 인듈린(90%) + 락카아제물기준 UF 수지 | 22±330±438±215±240±5 |
실시예 5: 가용성 분획 및 가용성 분획과 리그닌의 혼합물을 이용한 파티클판의 교착화
파티클판 시펌 패널을 파티클판 페널의 경우를 제외하고, 실시예 5에 기재한 공정에 따라 교착시켰다. 혼합물 1.4g을 파티클판 칩 4.4g상에 분무시키거나 이것과 혼합시켰다. 강도 시험을 위해, 크기가 50mm×50mm×2mm(중량-약 5g)인 파티클판 패널을 30kp/cm2의 압력 및 190℃의 온도에서 2분 프레싱시킴으로써 제조하였다. 프레싱 후에, 패널을 4개의 조각으로 절단하였다(50mm×12mm×2mm). 그 결과를 하기 표(4)에 기재하였다.
| 결합제 | 인장 강도 (MPa) |
| 가용성 부분가용성 부분 + 락카아제가용성 부분(10%) + 인듈린AT 90% + 락카아제물기준 UF 수지 | 3.8±0.68.0±0.411.8±0.43.0±0.512.5±0.7 |
Claims (18)
- 접착성 결합제와 함께 결합되는 식물성 리그노셀룰로오스 파티클, 입자 및 플레이크를 포함하는 파티클판, 섬유판, 플레이크판 또는 유사한 목재 제품으로서, 접착성 결합제가 산화효소에 의해 산화되고 리그노셀룰로오스 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 유도되는 수용성 분획을 함유하는 제품.
- 제 1항에 있어서, 접착성 결합제가 수용성 분획의 건조 중량을 기준으로 계산하여 10 내지 70%의 탄수화물 및 1 내지 30%의 리그닌을 함유함을 특징으로 하는 제품.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 수용성 분획 이외에 접착성 결합제가 리그노셀룰로오스 물질의 화학적 펄프화로부터 단리된 리그닌을 함유함을 특징으로 하는 제품.
- 제 3항에 있어서, 접착성 결합제가 5 내지 95 중량%의 수용성 분획 및 5 내지 95 중량%의 리그닌을 함유함을 특징으로 하는 제품.
- 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 접착성 결합제의 리그닌이 중합됨을 특징으로 하는 제품.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 접착성 결합제 조성물이 계면활성제를 함유함을 특징으로 하는 제품.
- 파티클판, 섬유판, 플레이크판 또는 유사한 목재 제품을 제조하는 방법으로서, 식물성 파티클, 섬유 및 플레이크를 산화효소에 의해 산화되고 리그노셀룰로오스 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 유도되는 수용성 분획을 함유하는 접착성 결합제와 결합시키는 방법.
- 제 7항에 있어서, 식물성 파티클, 섬유 또는 플레이크가 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 유도되고 효소적으로 산화된 수용성 분획과 중합된 리그닌에 의해 형성된 혼합물을 함유하는 접착성 결합제와 결합됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 접착성 결합제 조성물이 건조 전 및 정제 후에 판의 섬유에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 접착성 결합제 조성물이 정제 후 판의 섬유의 건조 후에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 접착성 결합제 조성물이 전체 건조 중량의 1 내지 10%의 양으로 파티클, 섬유 또는 플레이크에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 접착성 결합제 조성물의 제조 과정이- 목재 원료의 기계적 또는 화학기계적 펄프화로부터 액체 유출물을 분리하는 단계;- 수성 유출물을 농축시켜 건조 물질의 농도를 증가시키는 단계;- 상기 건조 물질 및 산화효소를 함유하는 수성 현탁액을 형성시키는 단계; 및- 산소 함유 기체를 현탁액내로 유입시켜서 상기 건조 물질을 산화효소의 존재하에서 산화시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항에 있어서, 산화효소가 락카아제 또는 과산화효소임을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 유출물의 건조 물질이 20 내지 60%의 건조 중량 농도록 농축됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 유출물이 정제기 기계적 펄프화, 가압된 정제기 기계적 펄프화, 화학기계적 펄프화, 열기계적 펄프화, 쇄목펄프화, 가압된 쇄목펄프 또는 화학적 열기계적 펄프화의 공정수를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 산소 함유 기체가 공기, 산소 부화 공기, 산소 기체, 또는 이들의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 16항에 있어서, 산소 함유 기체가 현탁액을 발포시킴으로써 유입됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 17항에 있어서, 현탁액이 본래 용적의 1.2 내지 10배까지 발포됨을 특징으로 하는 방법.
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